人工衛星の代表的な軌道とは?

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人工衛星の代表的な軌道(1)

地上からつねに静止して見える、「静止軌道」の衛星

軌道傾斜角度0度、つまり、赤道上空の高度約36,000kmの円軌道毎秒約3kmの速度周回する軌道です。衛星周期は、地球の自転周期と同じ約24時間なので、地上から見るとつねに静止しているように見えます。そのため静止衛星といわれるのです。気象衛星放送衛星など、広く利用されています。

衛星の周期が地球と同じため、つねに同じ上空を飛行しているように見えます。
衛星周期地球と同じため、つねに同じ上空飛行しているように見えます。

「同期軌道」の衛星は1日1回地球を回り、もとの場所にもどる

1日に1回、地球のまわりを回って、またもとの地表面上空にもどってくる軌道を「同期軌道」(どうききどう)といいます。衛星公転周期地球の自転周期と同じです。静止軌道もこの同期軌道一種ですが、静止軌道とのちがいは、軌道傾斜角度が0度にかぎらないことと、だ円軌道場合もあることです。静止軌道ではカバーの困難な地球高緯度地方観測通信に適しています。

円軌道の場合、北緯60度の上空を飛んでいた衛星が、12時間後には南緯60度、さらに12時間後には北緯60度の同一地点の上空にもどります。
円軌道場合北緯60の上空を飛んでいた衛星が、12時間後には南緯60度、さらに12時間後には北緯60度の同一地点の上空にもどります。

「回帰軌道」の衛星は、その日のうちにもとの場所の上空にもどる

回帰軌道」(かいききどう)とは、24時間以内地球上空を何周か回り、元の地表面上空にもどってくる軌道です。衛星公転周期地球の自転周期整数分の1で、近地点約600km、遠地点約4kmの長だ円軌道衛星周期は約12時間で、1日2度同一地点の上空にもどってきます。この軌道打ち上げられた衛星は、高緯度地方通信観測に適しています。

近地点が約600km、遠地点約40,000kmの長だ円軌道の衛星の周期は、約12時間となり、1日に2度、同一地点の上空へもどってきます。
近地点が約600km、遠地点40,000kmの長だ円軌道衛星周期は、約12時間となり、1日2度同一地点の上空へもどってきます。

「準回帰軌道」は、数日後に同じ場所の上空に衛星がもどる

1日地球を何周も回り数日後定期的に元の地表面上空にもどってくる軌道です。地球観測衛星ランドサット」も近地点約680km、遠地点約700km、周期98.5分で、1日地球15周し、16日後にはもとの地表面上空にもどってきます。この場合、「回帰日数16日準回帰軌道」といいます。長期間定期的に地球観測するのに適しています。

地球を何周も飛行して、数日後にふたたび同一地点の上空にもどってきます。(この場合は、ランドサットの例)
地球を何周も飛行して、数日後にふたたび同一地点の上空にもどってきます。(この場合は、ランドサットの例)


人工衛星の代表的な軌道(2)

北極、南極の上空付近を回る「極軌道」

軌道傾斜角90度、もしくはこれに近い角度軌道のことを「極軌道」といいます。衛星軌道周回しているあいだ、地球自転するため、北極南極を含め、数日後には地球全体カバーすることができますそのため、全地球観測に適しており、多く地球観測衛星極軌道、あるいは極軌道に近い軌道投入されています。

軌道傾斜角がほぼ90度で、北極・南極の上空付近を回る軌道
軌道傾斜角がほぼ90度で、北極南極の上付近を回る軌道

衛星の軌道面と太陽方向がつねに一定になる「太陽同期軌道」

太陽同期軌道とは、衛星軌道面回転方向周期(1日あたり回転角)が地球公転周期(1日あたり回転角)に等し軌道。つまり、地球を回る衛星軌道面全体1年に1回転し、衛星軌道面太陽方向がつねに一定になる軌道のことです。このような軌道極軌道でのみ可能となりますが、軌道傾斜角90度の完全な極軌道では、衛星軌道面の回転は起こらず、90度より大きな傾斜角の場合に、地球と同じ方向回転します。また、この軌道傾斜角は、衛星軌道高度によってちがってきます。たとえば、高度800キロメートル円軌道場合傾斜角を98.4度にすると太陽同期軌道となります。この軌道を回る衛星から地球見た場合地表に当たる太陽光線がつねに一定の角度であるため、同一条件下での地球観測をおこなうのに適しています。

太陽同期軌道の場合は、同じ時間帯に同一地点の上空を通過します。
太陽同期軌道場合は、同じ時間帯同一地点の上空を通過します。

地球観測衛星の多くは「太陽同期準回帰軌道」で打ち上げられている

太陽同期準回帰軌道は、太陽同期軌道準回帰軌道組み合わせ軌道です。この軌道打ち上げられた衛星は、何日かの周期ごとに同一地点の上空を、同一時間帯通過するため、同一条件くりかえし地表観測できますそのため地球広範囲わたって恒常的観測するのにきわめて有効で、多く地球観測衛星がこの軌道打ち上げられ、全地球観測をおこなっています。

太陽同期準回帰軌道では、10数日後に同一地点の上空にもどってきますが(準回帰軌道)、そのときにはかならず前回と同じ時間帯に通過します。(太陽同期軌道)
太陽同期準回帰軌道では、10数日後同一地点の上空にもどってきますが(準回帰軌道)、そのときにはかならず前回と同じ時間帯通過します。(太陽同期軌道)





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